带环向表面裂纹矿用钻杆静扭试验及应力场分析

为了研究表面环向裂纹对矿用钻杆性能的影响,基于弹性断裂力学理论对问题进行分析,对含有不同长度和深度环向裂纹共9根钻杆进行了静扭试验,得到了钻杆断裂扭矩和裂纹的开裂角。试验结果表明:在裂纹尺寸较小时(长10mm、深2.5mm),裂纹不易扩展;裂纹开裂角在10°左右,随着裂纹深度的增大开裂角有增大趋势;裂纹长度或深度中某一参数较大时,随着另一参数的增大,钻杆断裂扭矩急剧减小。使用有限元数值模拟方法再现了裂纹开裂前裂纹附近的应力分布情况,并得出结论。这些结论对钻杆的设计及现场事故处理具有指导意义。